DE19813943A1

DE19813943A1 - Vorrichtung zur Ansteuerung von Rückhalteeinrichtungen in einem Fahrzeug

Info

Publication number: DE19813943A1
Application number: DE19813943A
Authority: DE
Inventors: Werner Nitschke; Otto Karl; Joachim Bauer; Michael Bischoff; Richard Baur; Guenter Fendt; Johannes Rinkens; Stefan Schaeffer
Original assignee: Robert Bosch GmbH; Temic Telefunken Microelectronic GmbH
Current assignee: Conti Temic Microelectronic GmbH
Priority date: 1998-03-28
Filing date: 1998-03-28
Publication date: 1999-09-30
Also published as: EP1068110B1; AU3594899A; WO1999050104A1; AU750149B2; EP1068110A1; US6901321B1; DE59901259D1; JP2002509832A; KR20010034709A

Abstract

Eine Vorrichtung, die einen zuverlässigen Echtzeitbetrieb des Rückhaltesystems gewährleistet und jedem Insassen individuell einen möglichst sicheren Schutz bietet, besteht darin, daß Datenverarbeitungseinheiten (DV) vorgesehen sind, die alle gleichartig aufgebaut sind und von denen jede in der Lage ist, mehrere Rückhalteeinrichtungen (RH1, ..., RHk) anzusteuern, wobei sie unabhängig von anderen Datenverarbeitungseinheiten eigenständig über das Auslösen der ihr zugeordneten Rückhalteeinrichtungen (RH1, ..., RHk) entscheiden kann.

Description

Stand der Technik

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Ansteuerung von Rückhalteeinrichtungen in einem Fahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruch 1.

Die Leistungsfähigkeit der Rückhaltesysteme in Fahrzeugen wird künftig stark zunehmen, um den Schutz der Fahrzeuginsassen weiter zu verbessern. Das bedeutet, daß die Zahl der Rückhalteeinrichtungen und deren zugehörige Auslösemittel im Fahrzeug drastisch ansteigen wird. Zu diesen Rückhalteeinrichtungen gehören dann z. B. Airbags für den Fahrer und Beifahrer, wobei diese mehrstufig gezündet werden können, Kniebags für Fahrer und Beifahrer, Seitenairbags für Fahrer, Beifahrer und Fond-Insassen, wobei Seitenairbags sowohl für den Kopf- als auch Thoraxbereich vorgesehen werden können, Gurtstrammer, die auch mehrstufig aktivierbar sind, eventuell auch Überrollbügel etc. Es wird also für jeden Fahrzeuginsassen ein komplexes Schutzsystem, das aus mehreren Rückhalteeinrichtungen besteht, im Fahrzeug installiert sein.

In den Conference Proceedings des SAE International Congress & Exposition, 24.-27.02.1997 Detroit, wird in dem Beitrag "Bussystem zur Vernetzung von Aktuatoren für Rückhaltesysteme" von J. Bauer, G. Mehler, W. Nitschke ein komplexes Rückhaltesystem beschrieben. Durch Einführung eines Bussystems, das alle Rückhalteeinrichtungen miteinander vernetzt, konnten voluminöse Kabelbäume eingespart werden. Für jede Rückhalteeinrichtung ist bei diesem bekannten System eine Datenverarbeitungseinheit vorgesehen, die im wesentlichen eine Recheneinheit, Daten- Eingangs- und Ausgangsschaltungen, eine Speichereinheit, eine Zeit- und Taktbasis und eine Stromversorgung aufweist. Diese auch als periphere intelligente Zündendstufe bezeichnete Datenverarbeitungseinheit ist in unmittelbarer Nähe des zu der jeweiligen Rückhalteeinrichtung gehörenden Auslösemittels, nämlich in einem Zündpillenstecker oder auf einem Substrat der Zündpille selbst, angeordnet.

Von einer zentralen Steuereinheit aus erhält jede Datenverarbeitungseinheit über eine Busleitung ihre Versorgungsenergie. Außerdem ermittelt die zentrale Steuereinheit anhand mehrerer Sensorsignale - z. B. von Beschleunigungssensoren, Precrashsensoren, Sitzbelegungssensoren - welche Rückhalteeinrichtungen auszulösen sind. Dementsprechend adressiert die zentrale Steuereinheit mit Hilfe eines über die Busleitung übertragenen Protokolls die betroffenen Datenverarbeitungseinheiten. Auch Diagnoseanforderungen gehen von der zentralen Steuereinheit aus über die Busleitung an die einzelnen Datenverarbeitungseinheiten, welche ihre Diagnoseantworten wiederum an die zentrale Steuereinheit über den Bus zurücksenden.

Dadurch, daß alle Datenverarbeitungseinheiten gleichartig aufgebaut sind, entsteht eine hohe Flexibilität bei der Auslegung des Rückhaltesystems für verschiedene Ausstattungsvarianten.

Je größer die Zahl der von einer zentralen Steuereinheit gesteuerten und über den Bus miteinander vernetzten Datenverarbeitungseinheiten ist, desto problematischer wird die Realisierung eines Echtzeitbetriebs, der im Auslösefall unbedingt gewährleistet sein muß. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art anzugeben, die einen zuverlässigen Echtzeitbetrieb des Rückhaltesystems gewährleistet und jedem Insassen individuell einen möglichst sicheren Schutz bei verschiedensten Unfallsituationen bietet.

Vorteile der Erfindung

Die genannte Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 dadurch gelöst, daß jede Datenverarbeitungseinheit in der Lage ist, mehrere Rückhalteeinrichtungen anzusteuern, wobei sie unabhängig von anderen Datenverarbeitungseinheiten eigenständig über das Auslösen der ihr zugeordneten Rückhalteeinrichtungen entscheiden kann.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung mit Datenverarbeitungseinheiten, welche autark die Auslösung der ihnen zugeordneten Rückhalteeinrichtungen veranlassen können, gewährleistet einen zuverlässigeren Echtzeitbetrieb als das System gemäß dem Stand der Technik, bei dem eine rein zentrale Steuerung der einzelnen Datenverarbeitungseinheiten erfolgt.

Da eine Datenverarbeitungseinheit nach der Erfindung mehrere Rückhalteeinrichtungen steuern kann, ist mit einer solchen Datenverarbeitungseinheit ein komplettes auf einen Fahrzeuginsassen bezogenes, autark arbeitendes Rückhaltesystem realisierbar. Damit läßt sich der individuelle Schutz der Fahrzeuginsassen besser auf die jeweilige Unfallsituation und Unfallschwere einstellen.

Dadurch, daß alle Datenverarbeitungseinheiten gleichartig aufgebaut sind, d. h. die gleiche Hardwarestruktur aufweisen, lassen sich ganz unterschiedliche Ausstattungsvarianten des Rückhaltesystems mit geringem Aufwand verwirklichen; denn jede Datenverarbeitungseinheit läßt sich jeder Rückhalteeinrichtung oder jeder Kombination von mehreren Rückhalteeinrichtungen zuordnen. Das System erhält dadurch eine hohe Flexibilität.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor. So können entweder alle im Fahrzeug vorhandenen Datenverarbeitungseinheiten über eine einzige Busleitung oder Gruppen von Datenverarbeitungseinheiten über getrennte Busleitungen mit einer oder mehreren zentralen Steuereinheiten verbunden sein, welche einzelne Funktionen der Datenverarbeitungseinheiten steuern. Die Busleitungen können z. B. Ring- oder Stichleitungen sein. Den Datenverarbeitungseinheiten können beispielsweise von der (den) zentralen Steuereinheit(en) über die Busleitung Signale zur Stromversorgung und/oder Synchronisationsignale für die Zeit- und Taktbasis und/oder Steuersignale für einen Längsschalter, über den die jeweilige Datenverarbeitungseinheit die Busleitung durchschalten oder auftrennen kann, und/oder Steuersignale zur Initiierung einer Diagnoseprozedur der Auslöseelemente und/oder ein Stopsignal, das die Auslösung von Rückhalteeinrichtungen unterbindet, übertragen werden. Zweckmäßigerweise ist bzw. sind die zentralen Steuereinheiten von der gleichen Struktur wie die Datenverarbeitungseinheiten.

Beschreibung von Ausführungsbeispielen

Anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen wird nachfolgend die Erfindung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Datenverarbeitungseinheit und

Fig. 2 ein Blockschaltbild mit mehreren an verschiedenen Busleitungen angeschlossenen Datenverarbeitungseinheiten.

In der Fig. 1 ist eine Datenverarbeitungseinheit DV dargestellt, welche für die Ansteuerung eines oder mehrerer Rückhalteeinrichtungen in einem Fahrzeug vorgesehen ist. In dem gezeigtem Ausführungsbeispiel sind an die Datenverarbeitungseinheit DV mehrere Rückhalteeinrichtungen RH1 bis RHk angeschlossen. Vorzugsweise ist diese Gruppe von k Rückhalteeinrichtungen RH1 bis RHk einem Fahrzeuginsassen zugeordnet. Handelt es sich z. B. um den Beifahrer, dann könnten zu den Rückhalteeinrichtungen RH1 bis RHk ein Frontairbag, ein oder zwei Seitenairbags im Kopf- oder Thoraxbereich, ein Kniebag und ein Gurtstrammer gehören, wobei alle Airbags und der Gurtstrammer auch mehrstufig auslösbar sein können. Für jede dieser Rückhalteeinrichtungen generiert die Datenverarbeitungseinheit DV im Crash-Fall ein Auslösesignal a1 bis ak, wobei die Auswahl der auszulösenden Rückhalteeinrichtungen und die Auslösezeitpunkte in Abhängigkeit von mehreren Eingangssignalen e1 bis en getroffen werden. Die Eingangssignale e1 bis en stammen z. B. von Sensoren, zu denen ein oder mehrere das kinetische Verhalten des Fahrzeugs bei einem Crash erfassende Beschleunigungssensoren, Precrashsensoren, ein Gurtschloßsensor und Sitzbelegungssensoren gehören können. Aus den Sitzbelegungssensorsignalen leitet die Datenverarbeitungseinheit DV ab, ob der Beifahrersitz überhaupt belegt ist, ob ein Kind oder ein Erwachsener dort sitzt und auch welche Sitzhaltung der Beifahrer hat, so daß dementsprechend nur solche Rückhalteeinrichtungen ausgelöst werden, die der Person überhaupt einen Schutz bieten können und sie nicht sogar eher verletzen würden. Ebenso wird die Auslösung der Rückhalteeinrichtungen ganz unterdrückt, wenn der Beifahrersitz gar nicht belegt ist oder sich darauf ein Kindersitz oder ein Gepäckstück befindet.

Anders als bei dem einleitend zitierten Stand der Technik, bei dem die Auswertung der Sensorsignale in einer zentralen Steuereinheit erfolgt und daraus abgeleitete Auslösesignale über das Bussystem zu den peripheren Zündendstufen der betroffenen Rückhalteeinrichtungen übertragen werden, arbeitet die Datenverarbeitungseinheit DV autark für die ihr zugeordneten Rückhalteeinrichtungen RH1 bis RHk und ist nicht auf zentral hergeleitete Auslöseinformationen angewiesen.

In der Fig. 1 sind die einzelnen Funktionselemente innerhalb der Datenverarbeitungseinheit DV in Form von Blöcken angedeutet. Es gibt eine Signal-Eingangsschaltung 1 für die Aufnahme analoge oder digitaler Eingangssignale e1 bis en. Diese Signal-Eingangsschaltung 1 enthält z. B. Signaltreiber und eventuell einen Multiplexer für die Umwandlung parallel anliegender Eingangssignale in einen seriellen Datenstrom. In der anschließenden Datenaufbereitungsschaltung 2 kann eine Analog-Digital- Umsetzung analoger Eingangssignale erfolgen, in jedem Fall werden hier die Daten so aufbereitet, daß sie von einer nachfolgenden Recheneinheit 3 digital weiterverarbeitet werden können.

Die Recheneinheit 3 erledigt sämtliche Steuerfunktionen in der Datenverarbeitungseinheit DV. Z.B. ermittelt sie aus den Eingangssignalen e1 bis en, welche der angeschlossenen Rückhalteeinrichtungen RH1 bis RHk zu welchen Zeitpunkten ausgelöst werden sollen. Auch führt sie eine Diagnose der Zündelemente in den Rückhalteeinrichtungen RH1 bis RHk durch. Dadurch werden die Diagnosesignale d1 bis dk - das sind z. B. Widerstandswerte der Zündelemente - der Signal- Eingangsschaltung 1 zugeführt. Die Recheneinheit 3 vergleicht die Diagnosesignale d1 bis dk mit Referenzwerten und gibt bei unzulässigen Abweichungen eine Fehlermeldung aus. Auch wird eine Diagnose einer Energiereserve, die sich in einem Stromversorgungsteil 4 befindet, durchgeführt. Eine Speichereinheit 5 dient der Aufnahme von temporären Daten, wie z. B. Zündelementwiderstände und Energiezustände der Energiereserve etc, ebenso können fertigungsspezifische Daten und Kennungsdaten in der Speichereinheit 5 abgelegt werden. Die Recheneinheit 3 kann auf die Daten der Speichereinheit 5 zugreifen und neue Daten darin einschreiben.

Entsprechend der Eingangsseite der Datenverarbeitungseinheit DV folgen ausgangsseitig nach der Recheneinheit 3 eine Datenaufbereitungsschaltung 6 und eine Signal- Ausgangsschaltung 7. In der Datenaufbereitungsschaltung 6 werden z. B. die digitalen Auslöseinformationen oder Diagnoseabfragesignale aus der Recheneinheit 3 in Zündströme oder Prüfströme für die Zündelemente der Rückhalteeinrichtungen RH1 bis RHk umgesetzt. Die Signal- Ausgangsschaltung 7 ist mit Signaltreibern und eventuell einem Demultiplexer ausgestattet, der einen seriellen Ausgangssignal-Datenstrom in die einzelnen parallelen Ausgangssignale a1 bis ak aufteilt.

Eine in der Datenverarbeitungseinheit DV vorhandene Zeit- und Taktbasis 8 versorgt alle Funktionsblöcke mit einem einheitlichen synchronen Takt.

Natürlich ist die in Fig. 1 dargestellte Aufteilung der Funktionsblöcke nicht zwingend. Es können z. B. die Signal- Eingangsschaltung 1 und die Datenaufbereitungsschaltung 2 bzw. die Signal-Ausgangsschaltung 6 und die Datenaufbereitungsschaltung 7 miteinander kombiniert werden und auch teilweise in der Recheneinheit 3 integriert werden. Ebenso können die Stromversorgung 4 und/oder die Zeit- und Taktbasis in den Datenaufbereitungsschaltungen 2, 6 integriert werden. Hier sind viele Möglichkeiten gegeben, mehrere Funktionen in einem Schaltblock zusammenzufassen.

Wie gesagt, kann jede Datenverarbeitungseinheit DV vollständig autark die ihr zugeordneten Rückhalteeinrichtungen RH1 bis RHk ansteuern. Es können aber auch alle Datenverarbeitungseinheiten über ein Bussystem miteinander vernetzt sein, so daß einige Funktionen in den Datenverarbeitungseinheiten von ein oder mehreren Steuereinheiten aus zentral gesteuert werden können. Zentral gesteuert werden können beispielsweise die Sychronisation der Zeit- und Taktbasis 8 oder die Initialisierung einer Diagnoseprozedur der Auslöseelemente der Rückhalteeinrichtungen, oder es könnte die Stromversorgung in den einzelnen Datenverarbeitungseinheiten von der (den) zentralen Steuereinheit(en) aus erfolgen. Auch könnte, falls es sinnvoll ist, ein Auslösen aller oder mehrere Rückhalteeinrichtungen zu unterbinden, ein Stopsignal von einer zentralen Steuereinheit an die Datenverarbeitungseinheiten ausgesendet werden.

Wie der Fig. 1 zu entnehmen ist, ist die Datenverarbeitungseinheit DV für den Fall, daß sie einige Steuersignale über eine Busleitung BL erhält, mit einem sogenannten Längsschalter 9 ausgestattet, über den nachfolgende Datenverarbeitungseinheiten DV an die Busleitung BL angeschaltet oder von ihr getrennt werden können. Der Längsschalter 9 wird von der Recheneinheit 3 gesteuert. Dabei kann eine Aufforderung zum Schließen oder Öffnen des Längsschalters 9 von einer zentralen Steuereinheit über die Busleitung BL übertragen werden. Somit ist es möglich, einzelne Datenverarbeitungseinheiten gezielt anzusprechen und mit Informationen oder Steuersignalen zu versorgen.

In der Fig. 2 ist eine zentrale Steuereinheit ZS mit zwei verschiedenen, zweiadrig aufgeführten Busleitungen BL1 und BL2 dargestellt. Die erste Busleitung BL1 ist eine Ringleitung, mit der z. B. fünf Datenverarbeitungseinheiten DV1 bis DV5 gekoppelt sind. Diese Datenverarbeitungseinheiten sind von der in Fig. 1 gezeigten Art und weisen neben Anschlüssen für die Busleitung Signaleingänge e1 bis en für Steuersignale und Ausgangssignalanschlüsse für Rückhalteeinrichtungen RH1 bis RHk auf. Da diese Beschaltung bei allen Datenverarbeitungseinheiten gleich ist, ist beispielhaft nur die Datenverarbeitungseinrichtung DV1 mit Bezugszeichen versehen worden. Die Ringleitung BL1 hat den Vorteil, daß die zentrale Steuereinheit ZS von beiden Seiten her Steuersignale in die Busleitung BL1 einspeisen kann, so daß auch bei einem Kurzschluß oder einer Unterbrechung der Leitung jede Datenverarbeitungseinheit DV1 bis DV5 ansteuerbar ist. Die zweite Busleitung BL2 ist als Stichleitung ausgeführt, mit der z. B. vier Datenverarbeitungseinheiten DV6, DV7 der beschriebenen Art gekoppelt sind.

Während in Fig. 2 eine einzige zentrale Steuereinheit ZS für beide Busleitungssysteme BL1 und BL2 dargestellt ist, kann, hier durch die strichlierte Linie angedeutet, für jede Busleitung eine eigene zentrale Steuereinheit vorhanden sein. An jede Busleitung können auch mehrere Steuereinheiten angeschlossen werden, wobei eine oder mehrere Datenverarbeitungseinheiten diese Funktion einer zentralen Steuereinheit übernehmen können. Im übrigen ist es zur Erzielung einer hohen Standardisierung sinnvoll, die zentrale(n) Steuereinheit(en) ZS mit der gleichen Schaltungsstruktur zu realisieren wie die Datenverarbeitungseinheiten DV, DV1, . . ., DV7.

Wie in der Fig. 2 angedeutet wird, kann es unter Umständen zweckmäßig sein, Gruppen von Datenverarbeitungseinheiten, welche an bestimmten Orten im Fahrzeug konzentriert sind, über eigene Bussysteme BL1, BL2 zu vernetzen.

Claims

1. Vorrichtung zur Ansteuerung von Rückhalteeinrichtungen in einem Fahrzeug, wobei Datenverarbeitungseinheiten vorgesehen sind, die alle gleichartig aufgebaut sind und jeweils eine Recheneinheit, Signal-Eingangs- und Ausgangsschaltungen, eine Speichereinheit, eine Zeit- und Taktbasis und eine Stromversorgung aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß jede Datenverarbeitungseinheit (DV, DV1, . . ., DV7) in der Lage ist, Rückhalteeinrichtungen (RH1, . . ., RHk) anzusteuern, wobei sie unabhängig von anderen Datenverarbeitungseinheiten eigenständig über das Auslösen der ihr zugeordneten Rückhalteeinrichtungen (RH1, . . ., RHk) entscheiden kann.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Datenverarbeitungseinheit (DV, DV1, . . ., DV7) mehrere parallele Eingangssignale (e1, . . ., en) zuführbar sind und daß von der Datenverarbeitungseinheit (DV, DV1, . . ., DV7) in Abhängigkeit von den Eingangssignalen (e1, . . ., en) mehrere Ausgangssignale (a1 . . ., ak) als Auslösesignale für mehrere Rückhalteeinrichtungen (RH1, . . ., RHk) generierbar sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Eingangssignale (e1, . . ., en) von Sensoren stammen, vorzugsweise von Beschleunigungssensoren und/oder Precrashsensoren und/oder Sitzbelegungssensoren und/oder Gurtschloßsensoren.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß entweder alle im Fahrzeug vorhandenen Datenverarbeitungseinheiten über eine einzige Busleitung oder Gruppen von Datenverarbeitungseinheiten (DV1, . . ., DV5; DV6, DV7) über getrennte Busleitungen (BL1, BL2) mit einer oder mehreren zentralen Steuereinheiten (ZS) verbunden sind, welche einzelne Funktionen der Datenverarbeitungseinheiten (DV1, . . ., DV7) steuern.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Busleitungen (BL1, BL2) Ring- oder Stichleitungen sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Datenverarbeitungseinheiten (DV1, . . ., DV7) von der (den) zentralen Steuereinheit(en) (ZS) über die Busleitung(en) (BL1, BL2) Signale zur Stromversorgung (4) und/oder Synchronisationssignale für die Zeit- und Taktbasis (8) und/oder Steuersignale für einen Längsschalter (9), über den die jeweilige Datenverarbeitungseinheit (DV) die Busleitung (BL) durchschalten oder trennen kann, und/oder Signale zur Initiierung einer Diagnoseprozedur der Auslöseelemente der Rückhalteeinrichtungen (RH1, . . ., RHk) und/oder ein Stopsignal, das die Auslösung von Rückhalteeinrichtungen (RH1, . . ., RHk) unterbindet, erhalten.

7. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zentrale Steuereinheit (ZS) bzw. die zentralen Steuereinheiten von der gleichen Struktur wie die Datenverarbeitungseinheiten (DV) ist bzw. sind.